Protección contra explosión compacta

Selección de equipos según ATEX e IECEx

Las atmósferas explosivas pueden darse en casi todas las aplicaciones industriales. Para evitar explosiones de forma segura, los equipos eléctricos en zonas Ex están sujetos a requisitos, directivas y normas especiales. En esta visión general encontrará los criterios para la selección del equipo adecuado según su aplicación.

Descargar los fundamentos de la protección Ex
Planta química
Representación de los componentes para la formación de una explosión

Componentes que pueden provocar una explosión: material inflamable, oxígeno, fuente de ignición

Fundamentos de la protección contra explosión

Una explosión es una reacción exotérmica con una liberación repentina de una gran cantidad de energía, que da lugar a una fuerte onda de presión.
Una explosión se produce cuando están presentes un material inflamable, oxígeno y una fuente de ignición. En caso de que falte un componente no se produce la reacción exotérmica.

Existen varias medidas de protección contra explosión para evitarlas de forma segura. Mientras que con la protección contra explosión primaria se evita la presencia de la atmósfera explosiva, con la protección contra explosión secundaria se evita con seguridad una explosión evitando constructivamente fuentes de ignición efectivas. Las fuentes de ignición efectivas son, por ejemplo, chispas eléctricas y superficies calientes de equipamiento eléctrico o arcos eléctricos, electricidad estática, etc. En función de la aplicación, existen varios tipos de protección contra ignición con diferentes principios de protección para la protección contra explosión secundaria. También existe la protección contra explosión terciaria. Se trata de medidas constructivas que reducen las consecuencias de una explosión a un nivel aceptable.

Selección de equipos para la protección contra explosión secundaria

La siguiente visión general se centra en la protección contra explosión secundaria. A la hora de seleccionar el equipo, según los tipos de protección, el usuario debe analizar el tipo de peligro y la duración y frecuencia del mismo. El tipo de peligro se refiere a la consideración de la fuente de ignición según la temperatura de ignición y la energía de ignición. En caso de duración y frecuencia del peligro, se establece la conexión de la clasificación de zonas, así como la categoría del equipo y el nivel de protección de equipos.

Clases de temperatura Fuente de ignición: superficie caliente

Los equipos para uso en atmósferas potencialmente explosivas del grupo II (gases) se dividen en clases de temperatura (T1-T6), que indican la temperatura superficial máxima que puede alcanzar el equipo. La temperatura superficial se aplica a todas las partes de un
equipamiento que puedan entrar en contacto con la mezcla de gases explosiva.
Un equipo solo puede utilizarse si la temperatura asignada a la clase de temperatura es inferior a la temperatura de ignición de la mezcla de gases. Los equipos marcados con una clase de temperatura más alta, es decir, una temperatura superficial más baja, también pueden utilizarse con mezclas de gases con una temperatura de ignición más alta. Por lo tanto, puede utilizarse un equipo con rotulación T6 para todos los gases.

Para los polvos, no se distingue entre clases de temperatura (T1-T6). Los equipos del Grupo III (polvos) están identificados con una temperatura superficial máxima. Deben tenerse en cuenta los depósitos de polvo adicionales. Encontrará más información sobre los límites de temperatura en los fundamentos de la protección contra explosión (véase descarga).

Temperatura superficial máxima en °C

Rango de temperatura de ignición en °C

Ejemplos

Clase de temperatura
T1 450 > 450 Monóxido de carbono, metano, hidrógeno
T2 300 > 300 ... ≤ 450 Acetileno, butano, etileno
T3 200 > 200 ... ≤ 300 Gasolina, sulfuro de hidrógeno, ciclohexano
T4 135 > 135 ... ≤ 200 Acetaldehído, éter dietílico (ninguna otra sustancia)
T5 100 > 100 ... ≤ 135 Sin sustancias
T6 85 > 85 ... ≤ 100 Sulfuro de carbono

Grupos según las energías de ignición Fuente de ignición: chispas (energía)

Los equipos para uso en atmósferas explosivas de los grupos II (gases) y III (polvo) se dividen en grupos (IIA-IIC, IIIA-IIIC), que indican la energía máxima de ignición del equipo.
Un equipo solo puede utilizarse si la energía máxima de ignición del equipo es inferior a la energía mínima de ignición de la sustancia (mezcla de gas o polvo). Puede utilizarse un equipo con rotulación IIC para todos los gases y un equipo con rotulación IIIC para todos los polvos.

Los gases son más explosivos que los polvos, por ejemplo, los equipos con IIB son adecuados para IIIC.

Energía de ignición necesaria

Peligrosidad de las sustancias

Ejemplos de tejidos

Grupo
IIA +++ + Acetona, etano, amoníaco, monóxido de carbono. Propano, butano, gasolina, gasóleo, acetaldehído
IIB ++ ++ Metano, etileno, éter etílico, alcohol etílico, sulfuro de hidrógeno
IIC + +++ Hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono
IIIA +++ + Pelusa inflamable, p. ej., fibras de algodón
IIIB ++ ++ Polvo no conductor, p. ej., harina, madera
IIIC + +++ Polvo conductor, p. ej., polvo de aluminio

Clasificación de zonas (2)

Clasificación de zonas (polvos)

  • Zona 20:
    Área en la que hay presente una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo inflamable en aire de manera continua, a largo plazo o frecuente.
  • Zona 21:
    Área en la que cabe esperar que ocasionalmente se forme una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo inflamable en aire durante el funcionamiento normal
  • Zona 22:
    Área en la que, durante el funcionamiento normal, no cabe esperar que se forme una atmósfera explosiva en forma de nube de polvo inflamable en aire, pero que, en caso de producirse, solo persistirá durante un breve periodo de tiempo
Ejemplos en forma de dibujos de las clasificaciones de zonas en una aplicación de gas
Zona 1
Zona en la que cabe esperar que aparezca ocasionalmente una atmósfera de gas explosiva durante el servicio normal. Aquí se cuentan las inmediaciones de la zona 0, así como zonas cercanas a instalaciones de llenado y vaciado.
Zona 0
Zona en la que hay presente una atmósfera de gas explosiva de forma continua o a largo plazo. Normalmente, estas condiciones se dan en el interior de contenedores, tuberías, aparatos y tanques.
Zona 2
Zona en la que no cabe esperar que aparezca una atmósfera de gas explosiva durante el servicio normal. Y si a pesar de todo aparece, será ocasionalmente y de breve duración.

Categorías de equipos o nivel de protección de equipos

Las categorías de equipos y el nivel de protección de equipos describen el nivel de seguridad o el nivel de protección de los equipos. Qué equipo es adecuado para qué zona se muestra en la Directiva ATEX 2014/34/UE a través de la categoría de equipos (categorías 1, 2, 3). En la norma IEC/EN 60079-0, la capacidad de uso de los equipos para las zonas respectivas se describe mediante el nivel de protección de equipos (Equipment Protection Level – EPL: a, b, c). La G significa "gas" y la D "polvo" (Englisch: Dust) tanto en la rotulación de la categoría de equipos como en el nivel de protección de equipos. Por ejemplo, en el sector del gas, un equipo con la rotulación 1G y Ga, es decir, con un nivel de seguridad y protección muy alto, es adecuado para la zona peligrosa 0 y, por tanto, también para todas las demás zonas de gas. Constructivamente, este equipo está diseñado para ser seguro incluso en caso de dos fallos independientes.

Nivel de seguridad o protección

Categoría de equipos

ATEX RL 2014/34/UE

Nivel de protección de equipos (EPL)

Norma IEC/EN 60079-0

Clasificación de zonas
RL 1999/92/CE
Zonas de gas
Zona 0 Muy alto - con dos fallos independientes el equipo sigue siendo seguro 1G Ga
Zona 1 Alto - en caso de fallo independiente, el equipo sigue siendo seguro 2G Gb
Zona 2 Normal - sin seguridad contra fallos 3G Gc
Zonas de polvo
Zona 20 Muy alto - con dos fallos independientes el equipo sigue siendo seguro 1D Da
Zona 21 Alto - en caso de fallo independiente, el equipo sigue siendo seguro 2D Db
Zona 22 Normal - sin seguridad contra fallos 3D Dc

Rotulación de productos Ex

En Europa, además de la rotulación según la norma IEC/EN 60079-0, debe haber una rotulación según la Directiva ATEX 2014/UE/34.

La Directiva ATEX exige que los equipos se dividan en grupos y categorías. El grupo de equipos I comprende las instalaciones de la minería con peligro de gas y/o polvo de mina. El grupo de equipos II incluye todas las demás zonas Ex ajenas a la minería, por ejemplo, la industria química, el tratamiento de petróleo y gas, los polvos explosivos en molinos y silos, etc.

La rotulación de la serie de normas IEC/EN 60079 incluye información sobre el tipo de protección, los grupos de gas y polvo, la clase de temperatura y el nivel de protección de equipos (EPL).

Rotulación de equipamiento con seguridad intrínseca para uso en atmósferas gaseosas
Rotulación de equipamiento con seguridad intrínseca para uso en atmósferas de polvo
Rotulación de equipamiento asociado para su uso en atmósfera gaseosa
Ejemplo de rotulación de equipamiento asociado para uso en atmósferas de polvo
Rotulación de equipamiento con seguridad intrínseca para uso en atmósferas gaseosas

ATEX

II - Grupo de equipos: I = minería | II = todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
G – Atmósfera: G = gas

IEC/EN

i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a - Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
II - Grupos: II = gas
C - Subgrupos: C = hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono
T6 – Clase de temperatura: T6 = 85 °C
Ga - Nivel de protección de equipos: G = gas | a = apto para zona 0

Rotulación de equipamiento con seguridad intrínseca para uso en atmósferas de polvo

ATEX

II - Grupo de equipos: I = minería | II= todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
D – Atmósfera: D = polvo

IEC/EN

i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a – Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
III – Grupos: III = polvo
C – Subgrupos: C = polvo conductor, p. ej., polvo de aluminio
125 °C – Temperatura superficial máx.: 125 °C = temperatura superficial máx. de 125 °C
Da – Nivel de protección de equipos: D = polvo, a = apto para zona 20

Rotulación de equipamiento asociado para su uso en atmósfera gaseosa

ATEX

II - Grupo de equipos: I = minería | II = todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
( ) - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
G – Atmósfera: G = gas

IEC/EN

i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a - Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
Ga - Nivel de protección de equipos: G = gas, a = apto para zona 0
[ ] - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
II - Grupos: II = gas
C - Subgrupos: C = hidrógeno, acetileno, disulfuro de carbono

Ejemplo de rotulación de equipamiento asociado para uso en atmósferas de polvo

ATEX

II - Grupo de equipos: I = minería | II = todas las zonas Ex excepto la minería
1 - Categoría de equipos: 1 = apto para zona 0/zona 20
( ) - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
D – Atmósfera: D = polvo

IEC/EN

i – Tipo de protección: i = seguridad intrínseca
a - Nivel de protección: a = apto para zona 0/zona 20
Da - Nivel de protección de equipos: D = polvo, a = apto para zona 20
[ ] - Paréntesis: Equipamiento asociado (p. ej., un acondicionador de señal con seguridad intrínseca - se encuentra en la zona segura, pero el circuito eléctrico Ex i se dirige a la zona Ex)
III – Grupos: III = polvo
C – Subgrupos: C = polvo conductor, p. ej., polvo de aluminio

Tipos de protección (extracto) En la siguiente representación se explica un extracto de los tipos de protección.

Representación gráfica Ex d – envolvente antideflagrante
Representación gráfica de Ex e – Seguridad elevada
Representación gráfica Ex p - Envolvente presurizado
Representación gráfica Ex m; Ex o; Ex q - Inmersión por moldeo, en arena o aceite
Representación gráfica Ex i - Seguridad intrínseca
Representación gráfica Ex n - Tipo de protección "n"
Representación gráfica Ex d – envolvente antideflagrante

Principio:
Fuente de ignición posible, explosión controlada con seguridad

Concepto de protección:
Construcción de carcasa sólida, pruebas de tipo

Campo de aplicación:
Motores, equipos de conmutación, electrónica de potencia

Representación gráfica de Ex e – Seguridad elevada

Principio:
Exclusión segura de fuentes de ignición

Concepto de protección:
Ausencia de fuentes de ignición operativas, exclusión de fallos de funcionamiento mediante medidas especiales

Campo de aplicación:
Motores, transformadores, luminarias, bornas, cajas de barras colectoras

Representación gráfica Ex p - Envolvente presurizado

Principio:
Conexión segura de atmósferas explosivas

Concepto de protección:
Mantenga la carcasa bajo sobrepresión con gas de protección contra ignición

Campo de aplicación:
Máquinas, motores, armarios de control (electrónica)

Representación gráfica Ex m; Ex o; Ex q - Inmersión por moldeo, en arena o aceite

Principio:
Fuente de ignición presente pero controlada de forma segura

Concepto de protección:
Incrustación del equipamiento en masa de moldeo, aceite mineral o arena

Campo de aplicación:
Electrónica, transformadores, condensadores, relés

Representación gráfica Ex i - Seguridad intrínseca

Principio:
Posibilidad de chispas o efectos térmicos, pero no inflamables

Concepto de protección:
Limitación segura de la energía teniendo en cuenta los errores y los efectos del almacenamiento de energía

Campo de aplicación:
Tecnología de medición, control y regulación, sensores, actuadores, instrumentación

Representación gráfica Ex n - Tipo de protección "n"

Simplificación de todos los tipos de protección para los requisitos reducidos de la zona 2/zona 22. No se requiere certificado de examen de tipo CE. Existen los siguientes tipos de protección:

  • nA: equipamiento sin chispas (se transfirió a 60079-7 como Ex ec, pero sigue siendo válido)
  • nC: equipamiento con chispas o equipamiento con contactos protegidos
  • nR: carcasas protegidas contra vapores
  • nL: equipamiento de energía limitada (se transfirió a 60079-11 como Ex ic)
  • nZ: envolvente presurizado simplificado (se transfirió a 60079-2 como Ex pzc)

Representación esquemática de la seguridad intrínseca desde la zona 0 hasta la zona segura

Ex i – Seguridad intrínseca

Para la tecnología de medición, control y regulación en instalaciones con zonas Ex, el tipo de protección Seguridad intrínseca (Ex i) se ha establecido en todo el mundo. 
El circuito intrínsecamente seguro suele estar formado por los siguientes componentes:

  • El equipamiento con seguridad intrínseca, es decir, un consumidor instalado en la zona Ex (por ejemplo, un transmisor de temperatura Ex i)
  • El equipamiento asociado, cuando se trate de una fuente instalada en la zona no Ex (separador con seguridad intrínseca Ex i)
  • La línea de conexión (cable).

El principio de protección del tipo de protección con seguridad intrínseca Ex i se basa en la limitación de la energía conducida a la zona Ex y almacenada en ella. La energía de una posible chispa debe ser siempre inferior a la energía mínima de ignición de la atmósfera explosiva circundante.
Para garantizar que la interconexión correspondiente no pueda producir chispas inflamables ni superficies calientes, el usuario o el operador de la planta debe aplicar y documentar la "Verificación de la seguridad intrínseca" de acuerdo con la norma EN/IEC 60079-11 y la norma del instalador EN/IEC 60079-14. Este método ofrece al usuario la ventaja de que los equipos de campo con seguridad intrínseca Ex i y los separadores con seguridad intrínseca Ex i pueden seleccionarse y combinarse según los requisitos específicos, independientemente del fabricante.

Diagrama de aplicación de la seguridad intrínseca desde la zona 0 a través de la zona 1 y la zona 2 hasta la zona segura

A diferencia de todos los demás tipos de protección, la seguridad intrínseca Ex i según IEC/EN 60079-11 se refiere no solo a un único equipamiento, sino también a todo el circuito intrínsecamente seguro.

Ventajas del tipo de protección "Ex i - Seguridad intrínseca":

  • Conversiones durante el funcionamiento
  • Más rentable que otros tipos de protección
  • Utilización de equipamiento sencillo
  • Uso en la zona 0/zona 20
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Fundamentos de la protección contra explosión
El documento está dirigido a ingenieros de plantas y planificadores de instalaciones en zonas Ex. Aborda las normas, los estándares y las directivas internacionales. Los operadores de equipamientos eléctricos en zonas Ex reciben información sobre los criterios de protección contra explosión que deben cumplir sus instalaciones. Además, encontrará conocimientos técnicos básicos sobre los grupos I y II, las zonas Ex, la tecnología MCR y la seguridad funcional.
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